太陽能之父馬丁·格林：鈣鈦礦穩(wěn)定性沒解決，甚至可能永遠(yuǎn)無解！

引言

最近，趕碳號一直想一篇關(guān)于鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化的文章，主要是圈外人的確有可能被一些鈣鈦礦企業(yè)的宣傳給忽悠了。有知情人士向趕碳號透露，極電光能，號稱實(shí)現(xiàn)GW級產(chǎn)能，但實(shí)際上真正的產(chǎn)量連百兆瓦都沒有，也就是幾十兆瓦，產(chǎn)品要么用于概念性項(xiàng)目展示，要么用于各類展會。對這種說法，趕碳號一開有些半信半疑。

直到在幾個月前，趕碳號在一次出差途中偶遇沈文忠教授，非正式地向他請教這一問題。沈授不愧學(xué)者求真務(wù)實(shí)風(fēng)范，他直言不諱，鈣鈦礦首先要解決穩(wěn)定性，接下來才能探討鈣鈦礦疊層技術(shù)的商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化前景。

昨天，在2025第八屆中國國際光伏與儲能產(chǎn)業(yè)大會的專訪環(huán)節(jié)，趕碳號與光伏媒體同仁有幸采訪了太陽能之父——馬丁·格林教授。他的回答，是令人震驚的。

終于有人，而且是太陽能行業(yè)最權(quán)威的泰斗級人物，說真話了！

01鈣鈦礦商業(yè)化，可能遙遙無期

昨天，有媒體向馬丁·格林教授提問：現(xiàn)在有不少企業(yè)已經(jīng)在推進(jìn)晶硅/鈣鈦礦疊層組件的量產(chǎn)。您預(yù)計(jì)大致要到什么時候，才能實(shí)現(xiàn)GW級的量產(chǎn)？

馬丁·格林教授：

這是個很好的問題。第一點(diǎn)，關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于穩(wěn)定性。從效率角度看，鈣鈦礦本身已經(jīng)做得很好了。當(dāng)前最高效率主要還停留在非常小面積的器件上，但從實(shí)驗(yàn)片放大到大面積器件、再到組件，從純技術(shù)角度講，在相對較短的時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)放大是可以做到的。

真正的問題是穩(wěn)定性。晶硅是一項(xiàng)非常穩(wěn)定的技術(shù)，而迄今為止，鈣鈦礦的穩(wěn)定性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，兩者在這一點(diǎn)上的匹配并不好。圍繞鈣鈦礦穩(wěn)定性的工作，還有很多很多事情要做。

就目前來看，我并不認(rèn)為已經(jīng)出現(xiàn)了某種鈣鈦礦配方，能夠滿足大規(guī)模市場應(yīng)用所要求的長期穩(wěn)定性，更談不上支撐到吉瓦級產(chǎn)能的部署。要找到一種真正穩(wěn)定的鈣鈦礦材料，可能要五年，也可能要十年，也有可能永遠(yuǎn)找不到——?dú)v史上也有材料是在探索很久之后被放棄的。

至于你問的“什么時候能到 GW 級量產(chǎn)”，我的判斷是：“只有在穩(wěn)定性問題真正被解決之后，疊層技術(shù)才有可能放大到 GW 級的量產(chǎn)規(guī)模。在那之前，很難給出一個負(fù)責(zé)任的時間表。”

02人工智能，有可能找到鈣鈦礦的替代品

有媒體提問，如果未來五年內(nèi)，鈣鈦礦的穩(wěn)定性問題始終得不到解決，那是不是意味著它會錯過最佳的商業(yè)化窗口？在這種情況下，還有哪些替代路徑可以提升電池效率？

馬丁·格林教授：

在和晶硅搭配做疊層電池的候選材料中，鈣鈦礦目前當(dāng)然是最主要的競爭者。但別忘了，鈣鈦礦作為光伏材料，其實(shí)也就是在 2009 年左右才真正被發(fā)現(xiàn)并重視的。

這意味著什么？意味著很有可能還有其他材料一直“躺在那兒”，只是我們還沒發(fā)現(xiàn)它們，或者還沒意識到它們可以用在光伏疊層上，而且在穩(wěn)定性方面可能比鈣鈦礦更好。

隨著人工智能的發(fā)展，我們現(xiàn)在有機(jī)會用全新的方式去搜索這些新材料：通過 AI，大規(guī)模、高效率地篩選材料組合和結(jié)構(gòu)，這有一定概率找到“下一代鈣鈦礦級別”的候選材料。這是一個方向。

另一方面，我認(rèn)為行業(yè)已經(jīng)非常清楚：鈣鈦礦不是一條“輕松的路”，難度很大。如果大家還想在效率上繼續(xù)往上走，就必須同時認(rèn)真看一看其他路徑，比如高效背接觸晶硅電池，以及一些過去提出過、但近年少有人關(guān)注的概念——這些思路都值得重新拿出來好好看看。

所以，在我眼里的圖景是：一方面，繼續(xù)努力解決鈣鈦礦的穩(wěn)定性問題，也許會成功，也許不會；另一方面，積極開發(fā)其他新材料和新結(jié)構(gòu)，包括依托 AI 去發(fā)現(xiàn)新材料，以及基于背接觸結(jié)構(gòu)、光譜轉(zhuǎn)換等思路來“榨干”晶硅的潛力。

這兩條線應(yīng)該是并行推進(jìn)的，而不是只押在鈣鈦礦一條路上。

03光伏下一次技術(shù)大遷移，將發(fā)生在哪里？

趕碳號的現(xiàn)場提問是，最近行業(yè)開始關(guān)注HIBC這類復(fù)合結(jié)構(gòu)的雜化背接觸電池。您預(yù)計(jì)它大概還需要多少年才能真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、走向大規(guī)模量產(chǎn)？在未來是否有可能比鈣鈦礦更快地變成現(xiàn)實(shí)？另外，其在未來取代現(xiàn)有主流技術(shù)比如TBC、HBC的節(jié)奏，會不會像當(dāng)年TOPCon取代PERC那樣快？

馬丁·格林教授：

我認(rèn)為，各種背接觸技術(shù)的商業(yè)化，會比鈣鈦礦快得多。

在我看來，行業(yè)下一次大的技術(shù)遷移，會是向高效率的背接觸電池過渡。而鈣鈦礦這條路線，因?yàn)榉€(wěn)定性問題遲遲沒有解決，所以它的時間表是“無限期往后推遲”的——什么時候能真正邁過穩(wěn)定性這道門檻，目前沒有人能給出確定答案。

與此同時，我們也在研究不依賴鈣鈦礦疊層、繼續(xù)提升晶硅電池效率的其他辦法。比如，重新審視一些“比較老”的概念——像通過“上轉(zhuǎn)換”（up-conversion）等手段，把目前硅電池中被浪費(fèi)掉的部分紅外光子利用起來，從而進(jìn)一步抬高效率極限。

有媒體提問：現(xiàn)在行業(yè)里有幾種高效電池技術(shù)路線在競爭，您怎么看它們之間的優(yōu)劣？未來兩三年，光伏電池的主流技術(shù)格局會往哪一條路線上演變？

馬丁·格林教授：

要在它們之間選出“最好”的一條，其實(shí)很難，因?yàn)檫@些都是很優(yōu)秀的技術(shù)路線。

如果回顧光伏過去十年的發(fā)展，可以看到一個很清晰的趨勢：技術(shù)一直在向“更高效率”演進(jìn)。在此之前，行業(yè)用了大約四十年時間都在使用一種“標(biāo)準(zhǔn)”電池結(jié)構(gòu)，隨后很快就全面轉(zhuǎn)向了 PERC；而從 PERC 再切換到 TOPCon，同樣發(fā)生得非常快，根本原因就是效率更高。

我判斷，今后電池技術(shù)還會繼續(xù)沿著“效率越來越高”的方向推進(jìn)。在現(xiàn)有可以看到的路線里，背接觸電池——無論是采用 TOPCon 接觸、還是異質(zhì)結(jié)接觸，或者兩者的組合——都能提供最高的效率。所以，我認(rèn)為下一次大的產(chǎn)業(yè)代際轉(zhuǎn)換，就會是向背接觸電池過渡。

如果從TOPCon之后的演進(jìn)來講，我看好我們現(xiàn)在稱作HBC、TBC 和 HTBC 的這些結(jié)構(gòu)：用 TOPCon 做背接觸的是TBC，用異質(zhì)結(jié)做背接觸的是HBC，把兩者結(jié)合起來的混合背接觸結(jié)構(gòu)是 HTBC。

在我看來，行業(yè)下一步的大轉(zhuǎn)向，就會是在這些高效背接觸技術(shù)之間展開。

04光伏產(chǎn)業(yè)的終極瓶頸

有媒體問，在應(yīng)對氣候變化的宏大目標(biāo)下，您認(rèn)為未來光伏產(chǎn)業(yè)的終極瓶頸是什么？是技術(shù)和成本問題、電網(wǎng)消納能力問題，還是資源和環(huán)境約束？再往未來三十年看，光伏發(fā)電有望給全球能源結(jié)構(gòu)和人類低碳生活帶來哪些根本性改變？

馬丁·格林教授：

從我目前看到的情況，最大瓶頸已經(jīng)不再是成本或制造能力，而是電網(wǎng)的消納能力——也就是你說的“電網(wǎng)能否吸收這么多光伏發(fā)電”。

傳統(tǒng)電網(wǎng)的設(shè)計(jì)思路，是圍繞若干集中式的大電源，而不是圍繞大量分布在各處的小型發(fā)電單元。所以，要適應(yīng)高比例分布式光伏發(fā)電，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式都需要重新思考和設(shè)計(jì)。

另一方面，在過去十年里，光伏產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)張速度非常快：全球裝機(jī)量年均增速大約在30% 左右，這是一個30%的復(fù)合增長速度；從這個事實(shí)可以看出，制造端的擴(kuò)產(chǎn)能力并不是主要約束，行業(yè)在“把工廠建出來”這件事上運(yùn)轉(zhuǎn)得相當(dāng)不錯。

就成本而言，光伏發(fā)電已經(jīng)是國際能源署認(rèn)定的“人類歷史上最便宜的電力來源”。也就是說，成本已經(jīng)降到了不再構(gòu)成推廣瓶頸的水平——當(dāng)然，光伏再便宜一些，會進(jìn)一步推動裝機(jī)增長，我也相信成本還會繼續(xù)下降，但成本已經(jīng)不是現(xiàn)在這道“終極約束”了。

所以，如果要說現(xiàn)階段、乃至可預(yù)見未來的關(guān)鍵瓶頸，我會把票投給：電網(wǎng)和系統(tǒng)層面的消納與調(diào)度能力，而不是電池片本身的成本或制造能力。

有媒體問，現(xiàn)在光伏正在加速和儲能、AI、氫能等融合，出現(xiàn)了“光儲充一體化”、“虛擬電廠（VPP）”等新業(yè)態(tài)。您怎么看這些模式對未來能源系統(tǒng)的顛覆性影響？在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程中，最大的技術(shù)挑戰(zhàn)和商業(yè)模式創(chuàng)新點(diǎn)分別是什么？

馬丁·格林教授：

在澳大利亞，目前光伏發(fā)電已經(jīng)貢獻(xiàn)了大約 20% 的全國用電量。盡管中國的光伏裝機(jī)總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于澳大利亞，但在中國電力系統(tǒng)中的占比還沒這么高。所以，澳大利亞正在面對的問題，很可能就是其他國家未來會遇到的問題。

在澳大利亞，絕大多數(shù)光伏系統(tǒng)都是居民屋頂電站，由家庭私人持有。隨著光伏占比的升高，儲能的安裝也在快速增加：近期主要是鋰電池儲能和抽水蓄能這兩類方案；同時，和世界其他很多地區(qū)一樣，人們對氫能作為中長期儲能和能源載體，也非常感興趣。

可以看到的趨勢是：家庭開始對自己的“發(fā)電和用電”承擔(dān)越來越多的責(zé)任；通過家庭儲能系統(tǒng)和智能控制設(shè)備，把發(fā)電和負(fù)荷更好地匹配起來。從更長遠(yuǎn)來看，這會推動電力系統(tǒng)朝著一個方向演進(jìn)：“更多分布式的、自主的發(fā)電者”，每個家庭或用戶既是用電者，也是一定程度上的“電力生產(chǎn)者”，并主動管理自己的用電方式。

在這個過程中，價格信號和商業(yè)模式創(chuàng)新會非常關(guān)鍵。澳大利亞馬上要做一個很有意思的試驗(yàn)：政府計(jì)劃在中午時段實(shí)行“零電價”或者接近免費(fèi)的電價，希望通過這樣的方式，把一部分本來集中在晚高峰的用電需求，引導(dǎo)到太陽能最充足的中午時段。

這個試驗(yàn)背后的邏輯，就是你提到的那種“系統(tǒng)層面的大調(diào)整”——通過電價機(jī)制、負(fù)荷轉(zhuǎn)移、用戶側(cè)儲能和智能控制，讓可再生能源發(fā)電曲線和用電負(fù)荷曲線契合得更好。

所以，在我看來：技術(shù)挑戰(zhàn)主要在于：如何在大規(guī)模分布式光伏和儲能條件下，重新設(shè)計(jì)電網(wǎng)和控制系統(tǒng)，使之能夠安全、穩(wěn)定地接納高比例的光伏和風(fēng)電；商業(yè)模式創(chuàng)新方面，會出現(xiàn)很多類似“中午免費(fèi)電”“峰谷分時電價+儲能”“用戶側(cè)聚合參與電網(wǎng)調(diào)度”的方案，用各種方式去激勵負(fù)荷跟著太陽走，而不是讓電網(wǎng)單向?yàn)樨?fù)荷服務(wù)。

05中國光伏的全球化

有媒體問，中國現(xiàn)在是全球光伏產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍者，但在各國都強(qiáng)調(diào)供應(yīng)鏈本地化的背景下，中國該如何跳出“單純輸出制造產(chǎn)能”的模式，建立新的、可持續(xù)的競爭優(yōu)勢？

馬丁·格林教授：

這是個相當(dāng)難回答的問題。

在光伏技術(shù)方面，中國目前的領(lǐng)先優(yōu)勢非常明顯，以至于在可以預(yù)見的時間內(nèi)，很難想象還有哪個國家能在競爭力上真正追上來。在這樣的格局下，如果其他國家希望在本國發(fā)展光伏制造業(yè)，我認(rèn)為大概率需要中國企業(yè)的參與。

一種我能看到的可行模式是，通過合資公司，或者由中國企業(yè)在當(dāng)?shù)卦O(shè)立全資或控股子公司，一方面滿足當(dāng)?shù)亍耙斜镜刂圃臁钡恼魏彤a(chǎn)業(yè)訴求，另一方面也讓這些國家能夠獲得真正有競爭力的光伏技術(shù)。

所以，我可以想象，未來中國企業(yè)在全球扮演的角色，會是在不同國家設(shè)立制造基地，通過合資或子公司形式把技術(shù)和產(chǎn)能“本地化”輸出，形成一種新的、中國主導(dǎo)的全球布局模式。

后 記

趕碳號認(rèn)為，馬丁·格林教授更多是站在科學(xué)家的角度、學(xué)術(shù)的維度上看待鈣鈦礦技術(shù)所處的發(fā)展階段。他強(qiáng)調(diào)的是材料體系的長期穩(wěn)定性、全壽命度電成本，以及在電網(wǎng)消納、新型電力系統(tǒng)中的真實(shí)作用，而不是單一效率紀(jì)錄或短期情緒。馬丁·格林教授的鮮明觀點(diǎn)，可以給在當(dāng)前受到熱捧的鈣鈦礦降降溫。無論是企業(yè)，還是地方政府，還是投資者，都有必要冷靜冷靜。

另外，對中國光伏產(chǎn)業(yè)來說，如果想要持續(xù)領(lǐng)跑，肯定不能固守在已有優(yōu)勢上，必須要在不確定的技術(shù)路線上提前布局、主動試錯。鈣鈦礦也好，甚至是尚未被發(fā)現(xiàn)的新材料，越是存在不確定性，機(jī)會就越大。風(fēng)投，本身就是風(fēng)險投資。在關(guān)系到下一代電池技術(shù)主導(dǎo)權(quán)的方向上，我們寧可做錯，也不能錯過，避免讓競爭對手通過新技術(shù)直接翻盤。

所以，我們不是簡單地賭一把，而是在已有產(chǎn)業(yè)體系和工程能力基礎(chǔ)上，理性承擔(dān)一部分必要的技術(shù)風(fēng)險，既要聽得進(jìn)去像馬丁·格林教授這樣的冷靜提醒，又要保留足夠的進(jìn)取心和試錯空間，真正做到在風(fēng)險可控前提下為未來下注。

鈣鈦礦即使不行，也不能代表別的材料不行。

趕碳號聯(lián)想到當(dāng)下火爆的AI，算力硬件目前大洋對岸顯然更強(qiáng)，但是未來的AI應(yīng)用，我們大概率會遙遙領(lǐng)先。新技術(shù)、新材料、新業(yè)態(tài)，新商業(yè)模式，將層出不窮。也許，下一代的光伏技術(shù)大躍遷，就是通過AI來實(shí)現(xiàn)也未可知。